ฟองน้ำอาร์กติกใต้ทะเลลึกกินสิ่งมีชีวิตที่เป็นฟอสซิล

ฟองน้ำบางตัวอายุกว่า 300 ปี กินซากสัตว์เมื่อ 2,000 ปีที่แล้วเป็นอย่างต่ำ

ท่ามกลางความหนาวเย็นและความมืดมิดของมหาสมุทรอาร์กติก งานเลี้ยงของคนตายกำลังดำเนินไป

 

ชุมชนฟองน้ำอันกว้างใหญ่ ซึ่งเป็นกลุ่มสัตว์ที่หนาแน่นที่สุดที่พบในแถบอาร์กติก กำลังกินซากของระบบนิเวศโบราณเพื่อเอาชีวิตรอด นักวิจัยรายงานวันที่ 8 กุมภาพันธ์ใน Nature Communications

 

การศึกษาชี้ให้เห็นถึงความสำคัญของฟองน้ำฉวยโอกาส Jasper de Goeij นักนิเวศวิทยาใต้ทะเลลึกแห่งมหาวิทยาลัยอัมสเตอร์ดัมไม่เกี่ยวข้องกับงานนี้ กล่าว ตามวิวัฒนาการ ฟองน้ำ “มีอายุมากกว่า 600 ล้านปี และพวกมันอาศัยอยู่ทุกส่วนในโลกของเรา” เขากล่าว นักวิทยาศาสตร์อาจไม่รู้เกี่ยวกับสิ่งเหล่านี้ทั้งหมด เนื่องจากสถานที่หลายแห่งที่มีฟองน้ำอาศัยอยู่นั้นยากจะไปถึงได้ เขากล่าวเสริม

 

ฟองน้ำเป็นตัวป้อนส่วนใหญ่ และมีความสำคัญต่อการรีไซเคิลสารอาหารทั่วทั้งมหาสมุทร อย่างไรก็ตาม การมีอยู่ของอาณานิคมนี้ ซึ่งค้นพบโดยเรือวิจัยในปี 2559 ยังคงเป็นปริศนา

ฟองน้ำซึ่งรวมถึงสายพันธุ์ Geodia parva, G. hentscheli และ Stelletta rhaphidiophora อาศัยอยู่ระหว่าง 700 ถึง 1,000 เมตรในมหาสมุทรอาร์กติกตอนกลาง ซึ่งแทบไม่มีกระแสน้ำให้อาหาร และน้ำแข็งทะเลปกคลุมน้ำตลอดทั้งปี ยิ่งไปกว่านั้น ฟองน้ำส่วนใหญ่เคลื่อนที่ไม่ได้ แต่ในปี 2564 นักวิจัย ซึ่งรวมถึงเทเรซา มอร์แกนติ นักชีววิทยาทางทะเลที่สถาบัน Max Planck สำหรับจุลชีววิทยาทางทะเลในเมืองเบรเมิน เยอรมนี รายงานว่าฟองน้ำเหล่านี้ค่อยๆ เคลื่อนตัว โดยใช้ spicule ซึ่งเป็นโครงสร้างโครงกระดูกด้วยกล้องจุลทรรศน์ และจากไป ราวกับเป็นรอยสีน้ำตาลเข้มในยามตื่น

ในการศึกษาครั้งใหม่ Morganti และคณะได้หันความสนใจไปที่ชั้นเคลือบด้านใต้อาณานิคมของฟองน้ำ สาหร่ายเกลียวทองที่ถูกทิ้งและซากดึกดำบรรพ์ที่ดำคล้ำ รวมทั้งหลอดไส้หนอนเปล่าและเปลือกของหอย เพื่อดูว่าเสื่อหนานี้เป็นแหล่งอาหารหรือไม่ ทีมงานได้วิเคราะห์ตัวอย่างฟองน้ำ วัสดุของเสื่อ และน้ำโดยรอบ นักวิจัยยังได้ตรวจสอบลักษณะทางพันธุกรรมของจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในเนื้อเยื่อฟองน้ำและในตะกอน

 

ไอโซโทปของคาร์บอนและไนโตรเจน — อะตอมที่มีจำนวนนิวตรอนต่างกัน — ในเนื้อเยื่อฟองน้ำนั้นใกล้เคียงกันอย่างใกล้ชิดกับสารที่ตายแล้วด้านล่าง บ่งบอกว่าสัตว์เหล่านี้กำลังกินไอโซโทปเข้าไป ลายเซ็นทางพันธุกรรมของจุลินทรีย์แสดงให้เห็นว่ามีเอ็นไซม์ที่สามารถย่อยสลายวัสดุและมีแนวโน้มว่าจะละลายอินทรียวัตถุที่ตายแล้วไปเป็นอาหารสำหรับฟองน้ำ

นักวิจัยพบว่าชั้นเคลือบด้านมีความหนาไม่เกิน 15 เซนติเมตร สมมติว่าชั้นโดยเฉลี่ยมีความหนามากกว่า 4 เซนติเมตร มันสามารถให้คาร์บอนได้เกือบห้าเท่าของที่ฟองน้ำจะต้องใช้ในการดำรงชีวิต ทีมงานคำนวณ

 

การค้นพบว่าฟองน้ำกำลังป้อนจากด้านล่างหมายความว่าพวกมันมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนไหวเพื่อเข้าถึงอาหารมากขึ้น Morganti และเพื่อนร่วมงานแนะนำ นักวิทยาศาสตร์ยังพบว่าฟองน้ำจำนวนมากกำลังแตกหน่อหรือแตกออกเป็นส่วนๆ เพื่อสร้างตัวใหม่ๆ ซึ่งแสดงถึงการสืบพันธุ์อย่างแข็งขัน

 

Paco Cardenas ผู้เชี่ยวชาญด้านฟองน้ำแห่งมหาวิทยาลัยอัปซาลากล่าวว่าการนัดหมายด้วยเรดิโอคาร์บอนแสดงให้เห็นว่าฟองน้ำสำหรับผู้ใหญ่ซึ่งแผ่กระจายไปทั่วพื้นที่กว่า 15 ตารางกิโลเมตรบนยอดเขาภูเขาไฟใต้น้ำ โดยเฉลี่ยแล้วมีอายุมากกว่า 300 ปี ในสวีเดนที่ไม่เกี่ยวข้องกับการศึกษาใหม่ “เราคาดว่าฟองน้ำจะเติบโตช้ามาก แต่สิ่งนี้ไม่เคยวัดได้ในทะเลลึก” เขากล่าว

 

ระบบนิเวศที่ตายแล้วใต้ฟองน้ำนั้นมีอายุประมาณ 2,000 ถึง 3,000 ปี ซึ่งเป็นชุมชนสัตว์ที่ครั้งหนึ่งเคยเจริญรุ่งเรืองซึ่งอาศัยอยู่ในสภาพที่อุดมด้วยสารอาหารซึ่งเกิดขึ้นเมื่อภูเขาไฟมีการระเบิดครั้งสุดท้าย นักวิจัยแนะนำ

 

ฟองน้ำมักจะใช้ประโยชน์จากแหล่งคาร์บอนที่มีอยู่มากที่สุด ซึ่งอาจเปลี่ยนแปลงได้เมื่อภาวะโลกร้อนทำให้องค์ประกอบของมหาสมุทรเปลี่ยนแปลงไป นักนิเวศวิทยา สเตฟานี อาร์เชอร์ จากสมาคมทางทะเลมหาวิทยาลัยลุยเซียนาในโชแวง กล่าว ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับงานนี้ “คำถามสำคัญประการหนึ่งคือความสัมพันธ์ระหว่างฟองน้ำกับจุลชีพมีความยืดหยุ่นเพียงใด และการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วเพียงใดเพื่อใช้ประโยชน์จากการเปลี่ยนแหล่งคาร์บอน” เธอกล่าว

 

ฟองน้ำเหล่านี้รอดชีวิตจากทะเลลึกโดยกินซากสัตว์ที่ตายไปนาน

 

การหาอาหารในมหาสมุทรอาร์กติกตอนกลางอาจเป็นเรื่องยาก น้ำนั้นเย็นยะเยือกและพื้นผิวถูกปกคลุมด้วยน้ำแข็ง ทำให้แทบเป็นไปไม่ได้เลยที่สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่จะให้พลังงานแก่ห่วงโซ่อาหารทะเลจำนวนมากในการสังเคราะห์แสง ตอนนี้ นักวิจัยได้คลี่คลายว่าสวนฟองน้ำขนาดมหึมาที่เพิ่งค้นพบใหม่นี้ขาดสารอาหารได้อย่างไร โดยการกินซากฟอสซิลของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังใต้น้ำอื่นๆ ที่มีชีวิตอยู่เมื่อหลายพันปีก่อน เห็นได้ชัดว่าฟองน้ำบางตัวรอดจากการรับประทานอาหารแบบนี้มาเป็นเวลากว่า 300 ปี

 

Stephanie Archer นักนิเวศวิทยาทางทะเลจาก Louisiana Universities Marine Consortium ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษากล่าวว่า “มันเจ๋งจริงๆ” เธอกล่าวว่างานดังกล่าวเผยให้เห็นว่าระบบนิเวศในแถบอาร์กติกที่ลึกลงไปยังคงทำงานต่อไปได้ไม่บ่อยเพียงใด แม้ว่าน้ำแข็งทะเลที่กำลังละลายจะคุกคามต่อการทำลายระบบนิเวศเหล่านี้

 

ฟองน้ำมีอยู่อย่างน้อย 600 ล้านปี และน่าจะเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์กลุ่มแรกในโลก พวกมันกรองน้ำผ่านรูขุมขน ย่อยสิ่งมีชีวิตที่สังเคราะห์แสงด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่เรียกว่าแพลงก์ตอนพืชและอนุภาคอาหารอื่นๆ เพื่อช่วยหมุนเวียนสารอาหาร เช่น คาร์บอน ไนโตรเจน และฟอสฟอรัสผ่านระบบนิเวศใต้น้ำ Jasper de Goeij นักนิเวศวิทยาทางทะเลจาก University of Amsterdam กล่าวว่า “พวกมันเป็นสัตว์ที่ฉวยโอกาสและสามารถใช้ประโยชน์จากแหล่งอาหารที่คนอื่นทำไม่ได้

 

แต่ฟองน้ำไม่ใช่สิ่งที่ต้องคำนึงถึงเสมอไปเมื่อ Antje Boetius นักชีววิทยาทางทะเลที่สถาบัน Max Planck สำหรับจุลชีววิทยาทางทะเลและหนึ่งในผู้เขียนร่วมของการศึกษา ได้เริ่มภารกิจการวิจัยในมหาสมุทรอาร์กติกตอนกลางในปี 2016 เธอวางแผนที่จะสำรวจและทำแผนที่ Langseth Ridge ซึ่งเป็นเทือกเขาใต้น้ำรูปตัววียาว 125 กิโลเมตร ตั้งอยู่ทางเหนือของ Svalbard ที่ด้านบนสุดของโลก “เราคิดว่าเราอาจเห็นหินก้อนหนึ่ง และบางทีอาจจะเป็นฟองน้ำในทะเลลึกหนึ่งหรือสองก้อน” Boetius กล่าวถึงความพยายามดังกล่าว

 

เธอและเพื่อนร่วมงานได้ประดิษฐ์แคร่เลื่อนใต้น้ำที่บรรจุอุปกรณ์สำหรับวัดและเก็บตัวอย่างพื้นมหาสมุทร อุปกรณ์ดังกล่าวประกอบด้วยกล้อง ไฟ เซ็นเซอร์ และอุปกรณ์อื่นๆ ที่หุ้มไว้ในโครงเหล็กที่ใหญ่พอๆ กับ Volkswagen Beetle ขณะสำรวจยอดเขาใต้น้ำและหุบเขาของ Langseth Ridge แท่นขุดเจาะพบแผ่นฟองน้ำหนาทึบที่ทอดตัวยาวอย่างน้อย 15 ตารางกิโลเมตร ซึ่งเกือบมีขนาดเกือบ 3000 สนามฟุตบอลในสหรัฐฯ ซึ่งน่าตกใจอย่างยิ่ง Boetius กล่าว

 

“ลองนึกภาพตัวเองเข้าไปในทะเลทราย แล้วคุณจะพบโอเอซิสที่งดงามที่สุดที่ทุกคนบอกคุณว่าไม่มีชีวิต” เธออธิบาย ระบบนิเวศของฟองน้ำอยู่ลึกถึง 1,000 เมตรใต้แผ่นน้ำแข็งหนาซึ่งไม่มีแสงแดดส่องผ่าน Boetius และเพื่อนร่วมงานสงสัยว่าสัตว์เหล่านี้สามารถอยู่รอดได้อย่างไรในบ้านที่ไม่เอื้ออำนวยเช่นนี้

ในหลายส่วนของมหาสมุทรที่ลึกที่สุด สิ่งมีชีวิตรวมตัวกันอยู่รอบๆ ร่องน้ำ—ช่องระบายอากาศที่ก้นทะเลซึ่งมีก๊าซรั่วออกมาจากอวัยวะภายในของโลกและกระตุ้นการเติบโตของจุลินทรีย์ ซึ่งดึงดูดชุมชนสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังในทะเลลึก เทเรซา มอร์แกนติ ผู้เขียนร่วมการศึกษาซึ่งศึกษาฟองน้ำที่ Max Planck อธิบายว่า แต่ไม่มีแหล่งก๊าซดังกล่าวตามสันเขานี้ และไม่มีกระแสน้ำหรือการพองตัวที่สามารถนำสารอาหารหรืออนุภาคไปยังฟองน้ำได้ น้ำนิ่งและขาดอาหาร แต่ฟองน้ำก็เฟื่องฟู

 

ดังนั้นนักวิจัยจึงดึงตัวอย่าง “โอเอซิส” ฟองน้ำใต้น้ำเพื่อค้นหาว่าสัตว์เหล่านี้รอดชีวิตได้อย่างไร – บางตัวมีอายุหลายศตวรรษ ฟองน้ำซึ่งมีขนาดกว้างพอๆ กับจานอาหารค่ำ เติบโตบนพื้นผิวที่แปลกประหลาด นั่นคือ หนอนหลอด siboglinid ที่กลายเป็นฟอสซิลสีดำพันกัน ซึ่งเป็นหนอนทะเลลึกที่อาศัยอยู่ในกระจุกของท่อที่ติดอยู่กับพื้นมหาสมุทร ทีมงานวัดไอโซโทปคาร์บอนและไนโตรเจนของตัวอย่าง และจัดลำดับ DNA ของจุลินทรีย์ที่รวบรวมฟองน้ำและช่วยแปรรูปอาหาร

ฟองน้ำนั้นเต็มไปด้วยจุลินทรีย์ที่ย่อยสารอินทรีย์ ทีมงานรายงานในวันนี้ใน Nature Communications สิ่งนี้บ่งชี้ว่าสัตว์เหล่านี้ดึงสารอาหารจากชั้นฟอสซิลที่อยู่ด้านล่าง โดยพื้นฐานแล้วการกินสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังที่ตายไปแล้ว 1,000 ปีด้วยความช่วยเหลือจากแบคทีเรียที่พึ่งพาอาศัยกันของพวกมัน ทีมงานกล่าว

 

หนอนหลอดในอดีตมีแนวโน้มว่าจะผุดขึ้นมารอบช่องระบายอากาศที่มีกัมมันตภาพรังสีเมื่อหลายพันปีก่อน แต่แล้วก็ปิดตัวลง เหลือเปลือกที่เป็นซากดึกดำบรรพ์พร้อมสำหรับการดูดกลืนโดยฟองน้ำ นับเป็นครั้งแรกที่มีการสังเกตกลยุทธ์การกินเช่นนี้สำหรับฟองน้ำ Morganti เชื่อ

 

Goeij ระมัดระวัง แต่การสังเกตว่าการวิเคราะห์มาจากพื้นมหาสมุทรเพียงไม่กี่ชิ้น เขายังกล่าวอีกว่า การหาตัวอย่างเหล่านี้เป็นเรื่องยาก และ “นี่เป็นพื้นฐานที่ดีจริงๆ” สำหรับสมมติฐานที่ว่าฟองน้ำสามารถใช้กลยุทธ์นี้ได้

 

ทั้งเขาและอาร์เชอร์กล่าวว่าการค้นพบนี้ชี้ให้เห็นชัดเจนว่าสัตว์ที่มักถูกประเมินต่ำมีความสำคัญเพียงใดในการสร้างจุดร้อนทางชีวภาพ เนื่องจากฟองน้ำช่วยให้สารอาหารหมุนเวียนไปตามสภาพแวดล้อม ทุกสิ่งที่พวกเขากินและทำจึงมี “ผลที่ตามมาสำหรับส่วนที่เหลือของมหาสมุทร” อาร์เชอร์กล่าว “ทุกครั้งที่เราคิดว่าเรามีฟองน้ำคิดออก” เธอกล่าว “กระดาษแบบนี้มาพร้อมและมีสิ่งใหม่ที่พวกเขาสามารถทำได้”

 

สามารถอัพเดตข่าวสารเรื่องราวต่างๆได้ที่ uruguay-portal.com